Constante de interacción

La constante de interacción o constante de acoplamiento es un parámetro de la teoría cuántica de campos que determina la fuerza (intensidad) de la interacción de partículas o campos. La constante de interacción está relacionada con los vértices en un diagrama de Feynman .

Constante de interacción de indicador

En la teoría de calibre , el parámetro de acoplamiento se introduce como un coeficiente de uno de los términos de la densidad lagrangiana : $gramo$

\frac{1}{{4g^2}}\,G_{\mu\nu}G^{\mu\nu}

donde es el tensor de campo gauge . $G_{\mu\nu}$

La constante de acoplamiento adimensional se define como:

\alpha = \frac{g^2}{4\pi\hbar c}

Interacción electromagnética

La constante de interacción electromagnética determina el valor del vértice del proceso de emisión de fotones virtuales : $\alfa$

e^-\rarr e^-+\gamma

Esta cantidad se conoce como la constante de estructura fina :

\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}=7{,}2973525664(17)\cdot 10^{{-3}}\approx { \frac{1}{137}}

[1] .

Fuerte interacción

La constante de interacción en cromodinámica cuántica determina el valor del vértice del proceso de emisión de un gluón virtual por un quark : $\alpha_s$

q\rarr q+g

Este valor depende en gran medida de la energía de las partículas que interactúan:

$\alpha_s\approx1$ - Sobre largas distancias;
$\alpha_s<1$ - en distancias cortas.

A nivel nuclear, el proceso principal es la emisión de un pión virtual por parte de un nucleón.

N\rarr N+\pi

En este nivel, la constante de interacción es mucho mayor:

\frac{g_{\pi N}^2}{4\pi\hbar c}=14{,}6

donde es la constante de interacción pseudoescalar pión-nucleón. $g_{\piN}$

Interacción débil

La constante de interacción débil ( constante de Fermi ) determina el valor del vértice del proceso de decaimiento del muón : $G_{F}$

\mu^-\rarr \nu_\mu+W^-\rarr\nu_\mu + e^-+\tilde{\nu}_e

Por uniformidad con otras constantes de acoplamiento, reducimos la constante de Fermi a una forma adimensional:

\alpha _{W}={\frac {G_{F}^{2}}{\hbar c}}({\frac {\hbar }{m_{p}c}})^{-4 }\aproximadamente 1{,}04\cdot 10^{-10}

[2] [3]

Interacción gravitacional

La intensidad de la interacción gravitacional está determinada por la constante gravitacional de Newton . Por uniformidad con otras constantes de acoplamiento, lo reducimos a una forma adimensional: $GRAMO$

G\frac{m_p^2}{\hbar c}=0{,}53\cdot10^{-38}

[3]

Constante de acoplamiento en ejecución

Con un aumento en los momentos (números de onda ) de las partículas que interactúan, el valor de la constante de acoplamiento cambia. Este cambio se caracteriza por una función beta : $k$ $\beta(g)$

\beta(g) = \epsilon\,\frac{\parcial g}{\parcial \epsilon} = \frac{\parcial g}{\parcial \ln \epsilon},

donde es la escala de energía del proceso. $\epsilon$

De acuerdo con los conceptos modernos, todas las constantes de acoplamiento en el límite de Planck convergen a un límite común ( Gran Unificación ), en el Modelo Estándar las constantes se cruzan en pares en las siguientes energías:

$\alpha_e = \alpha_w$ a 0,1 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s$ a 10 13 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s = \alpha_g$ a 10 16 TeV.

En las teorías que involucran supersimetría , la intersección ocurre en un punto para varias constantes a la vez, lo que hace que las ideas de supersimetría sean especialmente atractivas [4] .

Notas

↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Archivado el 8 de diciembre de 2013 en Wayback Machine . Constantes físicas fundamentales: listado completo
↑ Naumov A.I. Física del núcleo atómico y partículas elementales. - M., Ilustración, 1984. - S. 11
↑ 1 2 Aquí, para comparar las constantes de acoplamiento, se usa la masa del protón , ya que esta partícula puede participar en todas las interacciones fundamentales
↑ Qué está pasando interesante en la ciencia: LHC en "Elements" . Consultado el 24 de agosto de 2011. Archivado desde el original el 18 de agosto de 2011. (indefinido)

Literatura

R. Marshak , E. Sudershan Introducción a la física de partículas, 1962
Introducción de Kapitonov a la física nuclear y de partículas, 2002

Enlaces

Constante de interacción - artículo de la Enciclopedia física